耶路撒冷希伯来大学的研究人员开发出一种被称为“BioPykrete”的高性能复合材料。这种“超级冰”经过工程设计，强度是标准冰的 10 倍，且在断裂前能够吸收多达 70 倍的能量。该项目基于 Pykrete 的概念——这是英国皇家海军在第二次世界大战期间著名的实验材料，它结合了木浆和冰，创造出强度与混凝土相当的物质。虽然最初的 Pykrete 因成本和其它材料的可获得性而被放弃，但新的 BioPykrete 利用现代生物技术来实现类似的结构目标，并侧重于可持续性。
这张图片展示了文章第一段中描述的“超级冰”材料的物理形态。
BioPykrete 背后的机制涉及复杂的分子方法，而非简单的纤维混合。研究人员使用了作为植物主要结构成分的纤维素纳米晶体，作为微观增强剂来防止裂缝在冰中蔓延。为了确保这些晶体能与冰有效结合，团队利用了一种名为 CBM3a-AFPIII 的定制蛋白质。这种蛋白质将防冻蛋白 (AFP) 与碳水化合物结合模块 (CBM) 相结合，充当分子“胶水”，将纤维素和冰紧密粘合在一起。这种特定的工程设计使材料在受压时能够逐渐变形而非突然破碎，这是结构完整性的关键特性。
此视觉效果代表了第二段中解释的用于结合纤维素和冰的定制蛋白质。
虽然这项研究是小规模的概念验证，但研究人员设想将 BioPykrete 作为北极和南极等极端环境的可持续建筑材料。由于主要成分是冰和植物基纤维素，该材料可以提供较低的碳足迹且可生物降解，有可能在偏远地区取代钢材或混凝土等高碳排放材料。然而，该材料在不同环境条件下的长期耐久性仍是未来研究的领域。除了建筑领域外，研究人员建议这种使用定制蛋白质来连接不同化合物的方法最终可以应用于可持续包装和其他结构工程挑战。